Анализ качества трехфазного напряжения и тока в цепях асинхронных вспомогательных машин электровоза
Ключевые слова:
асинхронные вспомогательные машины, несимметрия токов и напряжений, система преобразования числа фаз, симметрирующие конденсаторы, коэффициенты несимметрииАннотация
Формирование трехфазного напряжения необходимо для работы асинхронных вспомогательных машин электровоза. В настоящее время трехфазное напряжение промышленной частоты формируется из однофазного напряжения при помощи системы преобразования числа фаз. Данная система состоит из симметрирующих конденсаторов и резисторов. В работе произведен анализ системы преобразования числа фаз, применяемой в современный период. Исследование системы выявило наличие амплитудной и угловой несимметрии токов и напряжений. Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности на обмотках статора и коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности при работе трех асинхронных вспомогательных машин значительно увеличиваются относительно допустимых значений по условию безотказной работы электродвигателей. Анализ несимметрии токов и напряжений в обмотках статора асинхронных двигателей вспомогательных машин электровозов выполнялся в среде Simulink математической программы Mathlab. Исследование проводилось при напряжении контактной сети, питающей электровоз, равном 25 000 В и трех работающих асинхронных вспомогательных машинах. Расчеты выполнялись методом симметричных составляющих, который базируется на теории многофазных электрических систем при неодинаковых условиях работы фаз. Для каждой из систем последовательностей напряжений и токов электромагнитные процессы в фазах подобны, что позволяет воспользоваться однолинейными схемами для каждой последовательности и выполнить расчеты с оценкой качества напряжения и тока в трех фазах.
Библиографические ссылки
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К) : руководство по эксплуатации. В 2 т. Новочеркасск : Новочеркасский электровозостроительный завод, 2007.
Стратегия научно-технологического развития холдинга "РЖД" на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года (Белая книга) : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2018 № 769/р. URL: http://www.rzd-expo.ru/innovation/sait_WB.pdf (дата обращения 18.06.2022).
ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2014–07–01. М. : Стандартинформ, 2014. 15 с.
Причина снижения эффективности преобразования электрической энергии и электромагнитной совместимости элементов в электротехническом комплексе / Н.Л. Рябченок, Т.Л. Алексеева, Н.М. Астраханцева и др. // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2013. Т. 2. С. 370–376.
Литовченко В.В. 4gS четырехквадрантный преобразователь электровозов переменного тока // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. № 3. С. 64–73.
Маевский О.А. Энергетические характеристики вентильных преобразователей. М. : Энергия, 1978. 320 с.
Демирчан К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники. СПб. : Питер, 2009. Т. 2. 431 с.
Уточненный закон сохранения энергии / Н.Л. Рябченок, Т.Л. Алексеева, К.П. Якобчук и др. // rusnauka.com : сайт. URL:http://www.rusnauka.com/42_PRNT_2015/Tecnic/5_202603.doc.html (дата обращения 10.08.2022).
Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л. : Энергоатомиздат, 1989. 368 с.
Основы теории цепей / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил и др. М. : Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. : Высшая школа, 1978. 528 с.
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. : Наука, 1973. 831 с.
ГОСТ 30804.4.7-2013. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. Введ. 2014–01–01. М : Стандартинформ, 2013. 38 с.
Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М. : Транспорт, 1980. 470 с.
Тихменев Б.Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М. : Транспорт, 1958. 277 с.
Energy-saving driving of heavy trains / N. Ryabchenok, T. Alekseeva, L. Astrakhancev et al. // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 982. Р. 491–508.
Parallel operation of an inverter with an electrical ac network / Alekseeva T.L., Ryabchyonok N.L., Astrakhantsev L.A. et al. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Transport and Infrastructure of the Siberian Region, SibTrans 2019. 2020. С. 012003. DOI 10.1088/1757-899X/760/1/012003.
Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / У. Дж. Харрис, С.М. Захаров, Дж. Ландгрен и др. М. : Интекст, 2002. 408 с.
Осипов С.И., Осипов С.С. Теория электрической тяги. М. : УМК МПС РФ, 2000. 592 с.
Савоськин А.Н., Кулинич Ю.М., Алексеев А.С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть – электровоз» // Электричество. 2002. № 2. С. 29–35.
Михальчук Н.Л., Макаров В.В. Электромагнитная совместимость электровозов однофазно-постоянного тока и электроснабжения общего назначения // Транспортная инфраструктура Сибирского региона : материалы IV всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Иркутск, 2013. Т. 2. С. 384–392.
Бурков А.Т. Электроника и преобразовательная техника. М. : УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2015. Т. 2. 307 с.
Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М : Транспорт, 1988. 310 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. : Высшая школа, 1996. 638 с.
Засорин С.Н., Мицкевич В.А., Кучма К.Г. Электронная и преобразовательная техника. М : Транспорт, 1981. 319 с.
Зиновьев Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей. Новосибирск : НГУ, 1990. 219 с.
Бадер М.П. Повышение эффективности тягового электроснабжения постоянного тока и обеспечение электромагнитной совместимости // Электроснабжение и водоподготовка. 2000. № 2. С. 62–66.28.
Jennela S., Raj Kumar V. THD Analysis of One-Cycle and PWMControlled Active Power Filters // Power Electronics and Renewable Energy Systems : proceedings of ICPERES. Springer, 2014. P. 225-236.
Mohanraj K., Danya Bersis C., Sekhar S. Simulation of Open Loop and Feed-BackControlled Bridgeless PFC BoostConverter // Power Electronics and Renewable Energy Systems : proceedings of ICPERES. Springer, 2014. P. 29–38.
Prasuna P.V., Rama Rao J.V.G., Lakshmi Ch.M. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). 2013. Vol. 2 (4). Р. 2368–3376.
Алексеева Т.Л., Рябченок Н.Л. Энергосберегающее использование электрической энергии // Universum: Технические науки. 2016. № 11 (32). С. 25–30.
Alekseeva T., Ryabchyonok N., Astrakhantsev L. Technology of Electric Power Efficient Use in Transport // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport EMMFT. Voronezh, 2017. P. 120–133.
Инновационные перспективы тягового электроподвижного состава / А.В. Воротилкин, Н.Л. Михальчук, Н.Л. Рябченок и др. // Мир транспорта. 2015. Т. 13. № 6. С. 62–76.
Астраханцев Л.А., Асташков Н.П. Обоснование метода построения автоматизированной системы управления производительностью мотор-вентиляторов на электровозах // Вестн. Иркутск. гос. техн. ун-та. 2012. № 3 (62). С. 90–95.
Повышение электромагнитной совместимости подвижного состава / Л.А. Астраханцев, Н.П. Асташков, Н.Л. Рябченок и др // Безопасность регионов – основа устойчивого развития. 2012. Т. 1-2. С. 92–94.
Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги. М : Маршрут, 2005. 446 с.
